El 30 de junio de 1905, Albert Einstein comenzó una revolución con la publicación de la teoría de la relatividad especial. Esta teoría, entre otras cosas, afirmó que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente de la fuente. En 1915, siguió con la publicación de su teoría de la relatividad general, que afirmaba que la gravedad tiene un efecto de deformación en el espacio-tiempo. Durante más de un siglo, estas teorías han sido una herramienta esencial en astrofísica, explicando el comportamiento del Universo a gran escala.
Sin embargo, desde la década de 1990, los astrónomos han sido conscientes del hecho de que el Universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. En un esfuerzo por explicar la mecánica detrás de esto, las sugerencias han variado desde la posible existencia de una energía invisible (es decir, Energía Oscura) hasta la posibilidad de que las ecuaciones de campo de la Relatividad General de Einstein se estén desmoronando. Pero gracias al trabajo reciente de un equipo de investigación internacional, ahora se sabe que Einstein tenía razón desde el principio.
Utilizando el espectrógrafo de objetos múltiples de fibra (FMOS) en el telescopio Subaru, el equipo, que fue dirigido por investigadores del Instituto de Física y Matemáticas del Universo de Japón (Kavli IMPU) y la Universidad de Tokio, creó el 3-D más profundo mapa del universo hasta la fecha. En total, este mapa contiene unas 3.000 galaxias y abarca un volumen de espacio que mide 13 mil millones de años luz.
Para probar la teoría de Einstein, el equipo, que fue dirigido por el Dr. Teppei Okumura, investigador del Proyecto Kavli IPMU, utilizó la información obtenida por el Proyecto FastSound en los últimos años. Como parte de su esfuerzo por determinar los orígenes de la aceleración cósmica, este proyecto se basa en los datos recopilados por el telescopio Subaru para crear una encuesta que monitorea el desplazamiento al rojo de las galaxias.
De lo que se observó en el transcurso de 40 noches (entre 2012 y 2014), la Encuesta FastSound pudo determinar las velocidades de activación y la agrupación de más de 3.000 galaxias distantes. Midiendo sus distorsiones de desplazamiento hacia el rojo para ver qué tan rápido se movían, Okumura y su equipo pudieron rastrear la expansión de estas galaxias a una distancia de 13 mil millones de años luz.
Esta fue una hazaña histórica, ya que los modelos 3-D anteriores del Universo no han podido llegar más allá de los 10 mil millones de años luz. Pero gracias al FMOS en el Telescopio Subaru, que puede analizar galaxias a 12.4 a 14.7 mil millones de años luz de distancia, el equipo pudo romper este récord. Luego compararon los resultados con el tipo de expansión predicha por la teoría de Einstein, particularmente la inclusión de su constante cosmológica.
Originalmente introducido por Einstein en 1917 como una adición a su teoría de la Relatividad General, la constante cosmológica era básicamente una forma de contener la gravedad y lograr un Universo estático. Y aunque Einstein abandonó esta teoría cuando Edwin Hubble descubrió que el Universo se estaba expandiendo, desde entonces se ha convertido en una parte aceptada del modelo estándar de la cosmología moderna (conocido como el modelo Lambda-CDM).
Lo que el equipo de investigación descubrió fue que incluso a una distancia de 13 mil millones de años luz en el Universo, las reglas de la Relatividad General siguen siendo válidas. "Probamos la teoría de la relatividad general más que nadie", dijo el Dr. Okumura. "Es un privilegio poder publicar nuestros resultados 100 años después de que Einstein propuso su teoría".
Estos resultados han ayudado a resolver algo que los astrónomos han estado desconcertando durante décadas, que era si se podía demostrar que la constante cosmológica de Einstein era o no consistente con un Universo en expansión. Y aunque varios experimentos han confirmado que la Relatividad general coincide con los datos de observación, han sido algo limitados en el pasado.
Por ejemplo, el experimento Pound-Rebka, que tuvo lugar en 1960, fue la primera confirmación de la teoría de Einstein. Sin embargo, este experimento, y los muchos que siguieron en las décadas siguientes, fueron indirectos o confinados al Sistema Solar. Un experimento de 2010 realizado por investigadores de la Universidad de Princeton confirmó la Relatividad General a una distancia de 7 mil millones de años luz.
Pero con este experimento, la Relatividad General se ha confirmado a una distancia de 13 mil millones de años luz, lo que representa la gran mayoría del Universo que podemos ver (que es 13.8 mil millones de años luz). Parece que incluso un siglo después, las teorías de Einstein todavía se mantienen. ¡Y teniendo en cuenta que alguna vez afirmó que la constante cosmológica era el "mayor error" de su carrera científica!
